Fonksiyonel elektriksel stimülasyon

Fonksiyonel elektriksel stimülasyon (FES), sinir sistemi veya kas fonksiyonlarını kaybetmiş bireylerde kas kasılmalarını tetiklemek ve belirli hareketleri desteklemek amacıyla kullanılan bir elektroterapi yöntemidir. Bu teknik, özellikle merkezi veya periferik sinir sisteminde hasar bulunan hastalarda, hareket kabiliyetinin yeniden kazanılmasına yardımcı olmak için geliştirilmiştir. FES, genellikle yürüme, kavrama, denge ve diğer fonksiyonel hareketleri desteklemek amacıyla rehabilitasyon süreçlerinde kullanılır.

Tarihçe
FES’in kökeni, kasların elektrikle uyarılabileceğine dair ilk bilimsel keşiflere dayanır. 18. yüzyılda Luigi Galvani, kurbağa bacakları üzerinde yaptığı deneylerle elektrik akımının kas kasılmalarını tetiklediğini gözlemledi ve bu fenomeni “biyoelektrisite” olarak tanımladı. Ardından Alessandro Volta, Galvani’nin teorilerini sorguladı ve elektrik akımının dışsal bir kaynaktan sağlanabileceğini göstererek Volta Pili’ni geliştirdi. Bu keşif, elektrik akımının kontrollü bir şekilde üretilmesini mümkün kıldı ve gelecekteki elektriksel stimülasyon çalışmalarına temel oluşturdu.

19. yüzyılda Guillaume Duchenne de Boulogne, yüzey elektrotları kullanarak kas stimülasyonu üzerine çalışmalar yaptı. Duchenne, kasların elektrik akımına verdiği yanıtları inceleyerek nöromüsküler hastalıkların teşhisinde elektriksel stimülasyonun kullanılabileceğini gösterdi. Aynı dönemde, diğer bilim insanları da felçli hastalarda elektrik akımı ile kas fonksiyonlarını geri kazandırma olasılığını araştırmaya başladı. 20. yüzyılın başlarında, Vladimir Pravdich-Neminsky beyin ve kas aktivitesini ölçen ilk elektroensefalogram (EEG) kayıtlarını alarak nöroelektrik çalışmalarına katkıda bulundu. Fonksiyonel elektriksel stimülasyonun modern kullanımına yönelik sistematik çalışmalar 1960’lı yıllarda başladı. Vladimir Liberson, felçli hastalarda ayak bileği düşüklüğünü (foot drop) düzeltmek için FES kullanımını araştırdı. Liberson’un geliştirdiği ilk fonksiyonel FES cihazı, hastanın yürüyüş sırasında peroneal sinirine elektriksel uyarım uygulayarak ayak dorsifleksiyonunu sağladı. Bu çalışma, FES’in felçli bireylerde yürüme rehabilitasyonunda kullanılabileceğini gösteren ilk önemli kanıt oldu.

1970’ler ve 1980’lerde, omurilik yaralanmaları, inme ve kas-iskelet sistemi hastalıkları için FES uygulamalarına yönelik araştırmalar hız kazandı. National Institutes of Health (NIH) ve diğer kurumlar, alt ekstremite yürüme sistemleri, el kavrama fonksiyonları ve dengeyi destekleyen FES cihazları geliştirmek için finansman sağladı. 1980’lerde NeuroControl Corporation, felçli bireyler için ilk ticari FES cihazlarını piyasaya sürdü. Bu cihazlar, kas kasılmalarını tetiklemek ve hastaların günlük yaşam aktivitelerini bağımsız şekilde gerçekleştirmelerine yardımcı olmak amacıyla kullanıldı.

1990’lardan itibaren, mikroişlemciler ve taşınabilir batarya teknolojilerinin gelişmesiyle kablosuz ve programlanabilir FES sistemleri geliştirildi. Bu sayede, hastalar günlük hayatlarında daha rahat kullanabilecekleri giyilebilir FES cihazlarına erişmeye başladı. Beyin-makine arayüzleri (BMI) ve nöromodülasyon teknikleri ile birleşen FES sistemleri, nöroplastisiteyi artırarak hastaların motor fonksiyonlarını yeniden öğrenmelerine yardımcı olabilecek yeni bir rehabilitasyon yöntemi olarak kabul edildi.

Günümüzde FES, inme sonrası rehabilitasyon, omurilik yaralanmaları, multipl skleroz, Parkinson hastalığı, serebral palsi ve kas atrofisi gibi durumlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Teknolojik ilerlemeler sayesinde yapay zeka destekli FES sistemleri, bireysel kas aktivitesine gerçek zamanlı uyum sağlayarak daha verimli rehabilitasyon programları oluşturmayı mümkün kılmaktadır. FES’in gelişimi, nörolojik hastalıkların tedavisinde elektriksel stimülasyonun giderek daha etkin bir yöntem haline gelmesini sağlamıştır.

Nöroplastisite ve Motor Öğrenme: FES’in en önemli özelliklerinden biri, motor öğrenmeyi teşvik etme kapasitesidir. Nöroplastisite, beyin ve omuriliğin, yaşadığı hasarları onarabilme ve yeni bağlantılar oluşturabilme yeteneğidir. Düzenli FES uygulamaları, sinir sisteminin yeniden örgütlenmesini teşvik eder ve hastaların doğal motor hareketleri yeniden öğrenmesini sağlar. Bu süreç, beyin ve omurilikteki sinir hücrelerinin yeniden bağlanmasını sağlayarak fonksiyonel hareketlerin yeniden kazanılmasını mümkün kılar.

Koordinasyon ve Sinir Adaptasyonu: Kasların ve sinirlerin birbirleriyle uyum içinde çalışabilmesi için koordinasyon gereklidir. FES, kasların doğru sırayla uyarılması ve kasılmalarının zamanlamasının ayarlanması açısından sinirsel adaptasyonu sağlar. Kaslar arasındaki sinirsel etkileşim ve kasılmaların sırasıyla yapılması, FES uygulamasının daha doğal ve etkili olmasına olanak tanır. FES cihazları genellikle farklı kas gruplarını aynı anda uyararak bir hareketin daha verimli ve koordine bir şekilde yapılmasını sağlar.

Uzun Vadeli Etkiler ve Kas Gücü: Uzun süreli FES uygulamaları, kasların atrofisini önlemeye yardımcı olur, çünkü kaslar sürekli olarak uyarıldığı için güç kaybı yaşanmaz. FES ayrıca, kasların büyümesini ve gelişmesini teşvik ederek daha güçlü ve dayanıklı kas yapılarının oluşmasını sağlar. Kas liflerinde hızlı kasılma (tip II kas lifleri) ve yavaş kasılma (tip I kas lifleri) özelliklerinin dengeli bir şekilde geliştirilmesine yardımcı olabilir. Bu tür adaptasyonlar, hastaların günlük yaşam aktivitelerini daha bağımsız bir şekilde gerçekleştirmelerini sağlar.

Kullanım alanları
Felç ve İnme Sonrası Rehabilitasyon: FES, felç geçiren ve inme sonrası kas fonksiyonlarını kaybeden bireylerde, kasların yeniden çalışmasını sağlamak için kullanılabilir. Elektriksel uyarı, felçli bölgelerdeki kasları kasılmaya teşvik ederek, motor fonksiyonların yeniden kazanılmasına yardımcı olur. Özellikle bacak ve kol kaslarına yönelik yapılan FES uygulamaları, hastaların yürüyüş ve günlük aktivitelerdeki bağımsızlıklarını artırabilir.

Omurilik Yaralanmaları: Omurilik hasarları sonucu sinir iletimi bozulduğunda, FES, sinirlerin ve kasların yeniden uyarılmasını sağlayarak fonksiyonel iyileşmeye yardımcı olabilir. Omurilik yaralanması sonucu meydana gelen kas zayıflığı ve atrofiyi önlemek için FES kullanımı yaygındır. Bu sayede, kas kuvveti artırılır ve hareket kabiliyeti desteklenir.

Kas Atrofisi ve Güçsüzlük: Kas zayıflığı ve atrofisi, uzun süreli hareketsizlik, yaşlanma veya hastalıklar sonucu gelişebilir. FES, kasların uyarılması yoluyla bu zayıflamayı engeller ve kas kütlesinin korunmasını sağlar. Düzenli FES uygulamaları, kasların güçlenmesine ve daha fazla dayanıklılık kazanmasına yardımcı olabilir.
Serebral palsi
Omurilik yaralanmaları
Merkezi sinir sistemi hastalıkları
Kas atrofisi ve güçsüzlük
Spor rehabilitasyonu
Spinal Müsküler Atrofi (SMA) ve diğer kas hastalıkları
Parkinson Hastalığı

Kontrendikasyonları
İleri spastisite
Periferik lezyonlar
Osteoporoz
Bası yaraları
İleri kas atrofileri
Obezite
Deri irritasyonu
Motivasyon azlığı
Pacemaker (Kalp pili)kullanımı
Epilepsi
Damar tıkanıklığı ve tromboz
Ağır kardiyovasküler hastalıklar
Kanser
Gebelik
Yüksek ateş ve enfeksiyon durumları

Ayrıca bakınız
İndüksiyon tedavisi
Proton tedavisi
Kardiyopulmoner rehabilitasyon

Kaynakça